Pthreads bilan Umumiy xotirali dasturlash
![ular o'zlarining steklari va dastur hisoblagichlaridan tashqari, jarayonga xos bo'lgan
deyarli hamma narsani baham ko'rishlari mumkin. Buni bitta jarayonni boshlash va
keyin jarayonni ushbu "yengilroq" jarayonlarni boshlash orqali nisbatan oson
tartibga solish mumkin. Shu sababli, ular ko'pincha engil vaznli jarayonlar deb
ataladi.
Ko'proq ishlatiladigan atama, ip, "nazorat ipi" tushunchasidan kelib chiqqan.
Boshqaruv zanjiri - bu dasturdagi gaplar ketma-ketligi. Bu atama bitta jarayonda
boshqaruv oqimini nazarda tutadi va umumiy xotira dasturida bitta jarayon bir
nechta boshqaruv zanjiriga ega bo'lishi mumkin.
Yuqorida aytib o'tganimizdek, ushbu bobda biz foydalanadigan iplarning
maxsus amalga oshirilishi POSIX iplari yoki ko'pincha Pthreads deb ataladi.
POSIX [41] Unix-ga o'xshash operatsion tizimlar uchun standartdir, masalan,
Linux va Mac OS X. U bunday tizimlarda mavjud bo'lishi kerak bo'lgan turli xil
imkoniyatlarni belgilaydi. Xususan, u ko'p bosqichli dasturlash uchun amaliy
dasturlash interfeysini (API) belgilaydi.
Pthreads dasturlash tili emas (masalan, C yoki Java). Aksincha, MPI kabi,
Pthreads C dasturlari bilan bog'lanishi mumkin bo'lgan kutubxonani belgilaydi.
MPI dan farqli o'laroq, Pthreads API faqat POSIX tizimlarida mavjud - Linux, Mac
OS X, Solaris, HPUX va boshqalar. MPI-dan farqli o'laroq, ko'p tarmoqli
dasturlash uchun keng qo'llaniladigan bir qator boshqa spetsifikatsiyalar mavjud:
Java iplari, Windows ish zarralari, Solaris iplari. Biroq,
barchathreadsspetsifikatsiyalari bir xil asosiy g'oyalarni qo'llab-quvvatlaydi,
shuning uchun Pthreads-da qanday dasturlashni o'rganganingizdan so'ng, boshqa
thread API-ni qanday dasturlashni o'rganish qiyin bo'lmaydi.
Pthreads C kutubxonasi bo'lganligi sababli, u, asosan, C++ dasturlarida
ishlatilishi mumkin. Biroq, umumiy xotira dasturlash uchun C++ standartini (C++
0x) ishlab chiqish ustida ish olib borilmoqda. Agar siz C++ dasturlarini yozayotgan
bo'lsangiz, Pthreads o'rniga undan foydalanish mantiqiy bo'lishi mumkin.](https://docx.uz/documents/14f4ab7e-0198-439e-84df-89c9f8c27aa6/page_4.png?v=1)
![SALOM DUNYO
Qani boshladik. Keling, Pthreads dasturini ko'rib chiqaylik. 4.1-dastur asosiy
funktsiya bir nechta iplarni ishga tushiradigan dasturni ko'rsatadi. Har bir mavzu
xabarni chop etadi va keyin tugaydi.
Bajarish
Dastur oddiy C dasturi kabi tuzilgan, bundan mustasno, Pthreads kutubxonasiga
ulanishimiz kerak bo'lishi mumkin: 1
$ gcc — g — Wall — o_pth hello pth hello.c — lpthread
-lpthread kompilyatorga Pthreads kutubxonasida bog'lanmoqchi ekanligimizni
bildiradi. E'tibor bering, bu -lpthread emas, balki -lpthread. Ba'zi tizimlarda
kompilyator avtomatik ravishda kutubxonaga bog'lanadi va -lpthread kerak
bo'lmaydi.
Dasturni ishga tushirish uchun quyidagi kodni yozamiz
$ ./pth hello <number of threads>
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <pthread.h>
4
5 / _ Global variable: accessible to all threads _ /
6 int thread count;
7
8 v oid _ Hello( v oid _ rank); / _ Thread function _ /
9
10 int main( int argc, char _ argv[]) f
11 long thread; / _ Use long in case of a 64 ??????bit system _ /
12 pthread t _ thread handles;
13
14 / _ Get number of threads from command line _ /
15 thread count = strtol(argv[1], NULL, 10);
16
17 thread handles = malloc (thread count _ sizeof (pthread t));
18
19 for (thread = 0; thread < thread count; thread++)
1
Eslatib o'tamiz, dollar belgisi ($) qobiq so'rovidir, shuning uchun uni kiritmaslik kerak. Shuni ham yodda tutingki,
biz Gnu C kompilyatoridan foydalanamiz, deb taxmin qilamiz, gcc va biz doimo variantlari — g, — Wall, and — o.
Qo'shimcha ma'lumot uchun 2.9-bo'limga qarang.](https://docx.uz/documents/14f4ab7e-0198-439e-84df-89c9f8c27aa6/page_5.png?v=1)
![20 pthread create(&thread handles[thread], NULL,
21 Hello, ( v oid _ ) thread);
22
23 printf("Hello from the main thread n n");
24
25 for (thread = 0; thread < thread count; thread++)
26 pthread join(thread handles[thread], NULL);
27
28 free(thread handles);
29 ret urn 0;
30 g / _ main _ /
31
32 v oid _ Hello( v oid _ rank) f
33 long my rank = ( long ) rank
/ _ Use long in case of 64 ??????bit system _ /
34
35 printf("Hello from thread %ld of %d n n", my rank,
thread count);
36
37 ret urn NULL;
38 g / _ Hello _ /
4 .1-dastur: Pthreads “salom, dunyo” dasturi
Masalan, dasturni bittathreadsbilan ishga tushirish uchun biz yozamiz
$ ./pth hello 1
va chiqish quyidagicha ko'rinadi:
Hello from the main thread
Hello from thread 0 of 1
Dasturni to'rttathreadsbilan ishga tushirish uchun biz yozamiz
$ ./pth hello 4
va chiqish quyidagicha ko'rinadi:
Hello from the main thread
Hello from thread 0 of 4
Hello from thread 1 of 4](https://docx.uz/documents/14f4ab7e-0198-439e-84df-89c9f8c27aa6/page_6.png?v=1)
![y[i] = 0.0;
/* For each element of the row and each element of x */
for (j = 0; j < n; j++)
y[i] += A[i][j]* x[j];
}
Biz ishni iplar o'rtasida taqsimlash orqali buni parallel qilishni xohlaymiz.
Imkoniyatlardan biri - tashqi halqaning iteratsiyasini iplar o'rtasida taqsimlash.
Agar shunday qilsak, har bir ip y ning ba'zi komponentlarini hisoblab chiqadi.
Masalan, m D n D 6 va iplar soni, iplar soni yoki t, uchta bo'lsin. Keyin hisoblashni
iplar orasida quyidagicha taqsimlash mumkin:
Y[0] ni hisoblash uchun 0-ip kodni bajarishi kerak bo'ladi
y[0] = 0.0;
for (j = 0; j < n; j++)
y[0] += A[0][j]* x[j];
Shuning uchun 0 mavzui A satrining 0-qatorining har bir elementiga va x ning har
bir elementiga kirishi kerak bo'ladi. Umuman olganda, y[i] ga tayinlangan ip kodni
bajarishi kerak bo'ladi
y[i] = 0.0;
for (j = 0; j < n; j++)
y[i] += A[i][j]*x[j];
Shunday qilib, bu ip A ning i qatorining har bir elementiga va x ning har bir
elementiga kirishi kerak bo'ladi. Biz har bir ip x ning har bir komponentiga kirishi
kerakligini ko'ramiz, har bir ip esa faqat o'ziga tayinlangan A qatorlari va y ning
tayinlangan komponentlariga kirishi kerak. Bu, hech bo'lmaganda, x ni bo'lishish
kerakligini ko'rsatadi. Keling, A va y ni ham baham ko'raylik. Bu faqat global
bo'lishi kerak bo'lgan o'zgaruvchilarni global qilishimiz kerak degan tamoyilimizni
buzayotgandek tuyulishi mumkin. Biroq, mashqlarda biz A va y o'zgaruvchilarni ip
funksiyasi uchun lokal qilish bilan bog'liq ba'zi masalalarni batafsil ko'rib chiqamiz
va biz ularni global qilish yaxshi ma'noga ega ekanligini ko'ramiz. Shu nuqtada biz
shuni kuzatamizki, agar ular global bo'lsa, asosiy ip A ning barcha yozuvlarini
stdin dan o'qish orqali osongina ishga tushirishi mumkin va mahsulot vektori y](https://docx.uz/documents/14f4ab7e-0198-439e-84df-89c9f8c27aa6/page_11.png?v=1)
![asosiy ip tomonidan osongina chop etilishi mumkin. Ushbu qarorlarni qabul
qilgandan so'ng, biz faqat y ning qaysi komponentlarini hisoblashini hal qilish
uchun har bir ip foydalanadigan kodni yozishimiz kerak. Kodni soddalashtirish
uchun m va n ni ham t ga teng bo'linishini faraz qilaylik. m D 6 va t D 3 bilan
bizning misolimiz shuni ko'rsatadiki, har bir ip m=t komponentlarini oladi. Bundan
tashqari, 0-ip birinchi m=t ni, 1-ip keyingi m=t ni oladi va hokazo. Shunday qilib,
q ipiga tayinlangan komponentlar uchun formulalar bo'lishi mumkin.
birinchi component: va oxirgi component
Ushbu formulalar yordamida biz matritsa-vektorni ko'paytirishni amalga
oshiradigan ip funksiyasini yozishimiz mumkin. 4.2. Dasturga qarang. E'tibor
bering, ushbu kodda biz A, x, y, m va n global va umumiydir deb taxmin qilamiz.
Void* Pth mat vect(void* rank) f
long my rank = (long) rank;
int i, j;
int local m = m/thread count;
int my first row = my rank*local m;
int my last row = (my rank+1)*local m * 1;
for (i = my first row; i <= my last row; i++) f
y[i] = 0.0;
for (j = 0; j < n; j++)
y[i] += A[i][j]*x[j];
g
return NULL;
g /* Pth mat vect */
4.2-dastur: Pthreads matritsasi-vektorlarni ko'paytirish
Agar siz MPI bo'limini allaqachon o'qib chiqqan bo'lsangiz, MPI yordamida
matritsa-vektorni ko'paytirish dasturini yozish uchun ko'proq mehnat talab
qilinganini eslaysiz. Buning sababi, ma'lumotlar tuzilmalari majburiy ravishda
taqsimlangan, ya'ni har bir MPI jarayoni faqat o'zining mahalliy xotirasiga
to'g'ridan-to'g'ri kirish huquqiga ega. Shunday qilib, MPI kodi uchun biz kerak
Barcha x ni har bir jarayon xotirasiga aniq to'plang. Ushbu misoldan biz umumiy
xotira dasturlarini yozish taqsimlangan xotira dasturlarini yozishdan ko'ra osonroq
bo'lgan holatlar mavjudligini ko'ramiz. Biroq, biz tez orada umumiy xotira
dasturlari murakkabroq bo'lishi mumkin bo'lgan vaziyatlar mavjudligini ko'ramiz.](https://docx.uz/documents/14f4ab7e-0198-439e-84df-89c9f8c27aa6/page_12.png?v=1)
Pthreads bilan Umumiy xotirali dasturlash